1、I摘 要本设计对液压系统结构中的液压缸进行了详细的设计，首先确定了液压元件的执行方式和各个结构功能参数，然后针对这种液压缸的功能、机构特征，初步确定液压缸的系统原理图 ，接着对液压系统的各个元件进行详细的标准件计算、选择，最后将整个液压系统中各个元件优化组合并进行各项校核。本设计共六章，第一章为液压传动概述，简单的介绍了液压缸的概述，应用领域、传动原理、主要组成、表达符号、现状及展望等，对其液压系统有一个简单的认识。第二章为液压缸的计算依据，对液压缸的各种液压件的主要参数及常用计算公式进行了比较详尽的计算。第三章为液压缸的典型结构，对各种液压缸的典型结构进行了比较详尽的介绍。第四章为液压缸主要
2、零部件设计，本章为本设计的重要章节，对液压缸主要零部件进行了详细的计算，校核。第五章为液压缸典型产品的介绍，本章为介绍章节，简单的介绍了各种液压缸在实际生活中的应用。第六章为设计主要尺寸图纸，对本设计展示的图纸加以介绍。本设计注重“少而精”的原则，突出重点；以应用为导向，重视理论与实践相结合；适当反映出国内外液压系统的科技成果和发展趋势。关键词 液压缸； 活塞； 缓冲； 连接方式全套图纸，加 153893706IIAbstractIt is about a detailed design of the hydraulic cylinder in the hydraulic pressure s
3、ystem structure. Firstly, confirm the method how the hydraulic component implement and the functional parameter of every structure. And then, in relation to the function and mechanism feature of this kind of hydraulic cylinder, make a preliminary illustrative diagram. Following is to make a detailed
4、 standard parts calculation and selection about all components in the hydraulic pressure system. At last, implement the optimization grouping and all kinds of checking towards each component in the hydraulic pressure system.This design consists of six chapters. The first is the summarization of the
5、hydraulic transmission, simply introducing the summarization of the hydraulic cylinder and the application fields, principle of transmission, main component, symbolic instruction, current situation and expectation and so on, then, we can have a simple recognition of the hydraulic pressure system; th
6、e second is the determination of the calculation basis of the hydraulic cylinder, implementing comparatively detailed calculation about main parameter and computational formula of each hydraulic part in the hydraulic cylinder; the third is the typical structure of the hydraulic cylinder, making a co
7、mparatively detailed introduction of the typical structure of the hydraulic cylinder; the forth is the major design of the hydraulic cylinder, and this chapter is the primary one of this design, implementing detailed calculation and checking of main spare parts in the hydraulic cylinder; the fifth i
8、s the introduction of typical products about the hydraulic cylinder, and this chapter is mainly about introduction, simply introducing the actual applications of various IIIhydraulic cylinder in the life; the last is the drawing about the major dimension of this design, introducing the drawing that
9、this design displays.This design focus on the principle“ short and sweet”, and gives prominence to emphasis; Make the application as the guide, and pay attention to the combineof concept and practice; Reflect the scientific fruit and improvement trend of hydraulic pressure system between home and ab
10、road.Keywords; hydraulic cylinder； piston； buffering; contact.by目 录摘 要 IAbstractII第 1 章引言 1第 2 章 液压缸的概述 21.1 液压缸的分类 .21.2 主要参数及常用计算公式 41.2.1 压力 .41.2.2 主要尺寸及面积比 .41.2.3 液压缸活塞的理论推理和拉力 .51.2.4 效率 .71.2.5 液压缸负载率 .81.2.6 活塞瞬间线速度 v81.2.7 活塞作用力 F101.2.8 活塞加速度 a101.2.9 活塞加（减）速时间 at（ d） .111.2.10 活塞加（减）速行程
11、s（ ） 111.2.11 液压缸流量 qv111.2.12 液压缸功率 P11第 3 章液压缸的典型结构 113.1 端盖与缸筒连接方式 .113.1.1 拉杆型液压缸 .113.1.2 螺纹盖型液压缸 .113.1.3 法兰型液压缸。 .113.2 专用液压缸典型结构 .113.2.1 特殊结构液压缸 .113.2.2 电液伺服液压缸 .113.2.3 特殊工质液压缸 .113.2.4 组合液压缸 .113.2.5 多级液压缸 .11第 4 章 液压缸主要零部件设计 114.1 缸筒的设计计算 .114.1.1 主要技术要求 .114.1.2 缸筒结构 .114.1.3 缸筒计算 .114
12、.1.4 缸筒厚度计算： .114.1.5 缸筒厚度验算 .114.1.6 缸筒底部厚度计算 .114.1.7 缸筒螺纹连接部分强度计算 .114.1.8 缸筒材料 .114.2 活塞件的设计计算 .114.2.1 活塞结构型式 .113.2.2 密封件沟槽尺寸，公差及粗糙度 .114.2.3 材料 .114.2.4 活塞尺寸及公差 .114.3.1 结构 .114.3.2 活塞杆直径计算 .114.4 导向环的设计计算 .114.4.1 导向环主要优点 .114.4.2 导向环的型式 .114.4.3 导向环的尺寸不同。 .114.5 活塞杆导向套 .114.5.1 结构式 .114.5.2
13、 材料 .114.5.3 尺寸配置 .114.5.4 加工要求 .114.6 中隔圈的设计计算（限位圈） .114.6.1 结构（图 12） 114.6.2 中隔圈长度 TL的确定方法 114.7 缓冲机构设计计算 .114.7.1 一般技术要求 .114.7.2 结构型式 .114.7.3 缓冲计算 .114.7.4 调整缓冲机构尺寸 .114.8 液压缸辅件说明 .114.8.1 耳环 .11当耳环不带球铰时，R=1.4d .114.8.2 耳环轴套 .114.8.3 耳环支座国际标准安装尺寸 .114.8.4 耳轴支座国际标准安装尺寸 .114.8.5 防护套 .11第 5 章 结论 1
14、1参 考 文 献 11致 谢 11沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)1第 1 章引言液压油缸也是基于以密闭容器中的静压力传递力和功率这一原理实现工作目的的。目前以其可实现大范围的无级调速、体积小、质量轻、结构紧凑、惯性小，易于实现自动化、过载保护以及良好的标准化、系列化、通用化特点广泛应用工程领域。当前正继续向着以下几个方面发展：近年来，由于世界能源的紧缺，各国都把液压传动的节能问题作为液压技术发展的重要课题。20 世纪 70 年代后期，德、美等国相继研制成功负载敏感泵及低功率电磁铁等。最近美国威克斯公司又研制成功用于功率匹配系统的CMX 阀。20 世纪 80 年代以来，逐步完善和普及的计算机
15、控制技术和集成传感技术为液压技术与电子技术相结合创造了条件。随着微电子、计算机技术的发展，出现了各种数字阀和数字泵，并出现了把单片机直接装在液压组件上的具有位置或力反馈的闭环控制液压元件及装置。由于有限元法在液压元件设计中的应用，可靠性实验、研究工作的广泛开展以及新材料、新工艺的发展等，使液压元件的寿命得到提高。由于对飞机、船舶、冶金等一些重要液压系统采用多裕度设计，并在系统中设置旁路净化回路及具有初级智能的自动故障检测仪表等，加强了油液的污染度控制。上述领域内的一些重要成果，使液压系统的可靠性逐年提高。把叠加阀、集成块、插装阀以及各种控制阀集成于液压泵及液压执行元件上形成组合元件，有些还把单
16、片机等集成在其控制机构上，达到了集机、电、液于一体的高度集成化。高压、高转速、低噪声组件的研究，高效滤材的研究，环保型工作介质及其相应高压液压组件的研究等也是值得注意的动向。合理、正确的设计液压油缸是设计和制造液压设备的基础和保证，同时，也是很好的对整个学习期间专业知识的总结，提高对专业知识的综合利用能力为在实际的工作岗位上打下坚实的专业基础。沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)2沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)3第 2 章 液压缸的概述液压缸是将液压能转化成直线运动机械能的执行元件1.1 液压缸的分类液压缸主要分单作用液压缸，双作用液压缸，缓冲式液压缸，多级液压缸，组合液压缸等，具体分类如表
17、 1双作用无缓冲式液压缸活塞作双向运动，并产生推，拉力。活塞在行程终了时不减速不可调单向缓冲式液压缸活塞作双向运动，并产生推，拉力。活塞在一侧形成终了时减速制动，其减速值不可调。另一侧行程终了时不减速不可调双向缓冲式液压缸活塞作双向运动，并产生推，拉力，活塞在双侧行程终了时均减速制动，其减速值不可调可调单向缓冲式液压缸活塞作双向运动，并产生推，拉力。活塞在一侧形成终了时减速制动，其减速值可调。另一侧行程终了时不减速双 作 用 液 压 缸可调双向缓冲式液压缸活塞作双向运动，并产生推，拉力，活塞在双侧行程终了时均减速制动，其减速值可调沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)4双活塞杆液压缸活塞两端杆径相
18、同，活塞作正，反运动时，其运动速度和推（拉）力均相等双作用伸缩液压缸（双作用多级液压缸）有多个双向依次运动的活塞，各活塞逐次运动时，其运动速度和推，拉力均是变化的以上列出的是常见的液压缸分类，未包括一些结构或用途特殊的液压缸。表 1-1串联式液压缸由二个以上的活塞串联在同一轴线上的组合缸在活塞直径受到限制，而长度不受限制时，用以获得较大的推。拉力多工位式液压缸同一缸筒内有多个分隔，分别进排油每个活塞有单独的活塞杆，能作多工位移动组 合 液 压 缸双向式液压缸两活塞同时向相反方向运动，其运动速度和力相等沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)51.2 主要参数及常用计算公式 1.2.1 压力1.额定压
19、力 Pn，也称公称压力，是液压缸能用以长期工作的压力。国家标准 GB2346-80 规定了液压缸的公称压力系列如表 2表 2 液压缸公称压力（MPa ）2.最高允许压力 Pmax，也是动态试验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。各国规范通常规定为：Pmax 1.5Pn（MPn ） （1.1.1）3 耐压试验压力 Pt，是液压缸在检查质量时需承受的压力试验，在此压力下不出现变形或破裂。各国规范多数规定为：Pt=1.5Pn（MPn） （1.1.2） 4 军品规范为：Pt=(2-2.5)Pn(MPa) （1.1.3）1.2.2 主要尺寸及面积比1 缸内径 D国家标准 GB2348-80（等效于
20、ISO3320）规定了液压缸内径系列如表 3表 3 缸内径 D（mm）2 活塞杆内径 d国家标准 GB2349-80 规定了活塞杆直径的基本系列（见表 4） 沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)6表 4 活塞杆直径 d（mm）3 活塞行程 S国家标准 GB2349-80 规定了活塞行程 S 的基本系列（见表 5） 表 5 活塞杆行程 S4 面积比（即速度比） 222121 20/()140AvDd(1.1.4)= /4 = /4( )122A2式中 活塞无杆侧有效面积（ ）2m活塞有杆侧有效面积（ ）2活塞杆伸出速度（ ）1v2/s活塞杆退出速度（ ）2D活塞直径（ ）2d活塞杆直径（ ）m值系
21、列案 ISO7181 规定，如表 61.2.3 液压缸活塞的理论推理和拉力以双作用单活塞液压缸为例，液压油作用在活塞上 ：1F沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)7（1.1.5）62610/410)iFAPidPN当活塞杆退回时的理论拉力 2F62622*0/4(d)*10()3.1458iiD（1.1.6）表 6 面积比 当活塞杆差动前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的液压油）的理论推力3:F沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)8626312()*0/4*10()iFAPidPN（1.1.7）以上三式中 D活塞直径（即液压缸内径）（m）D活塞杆直径（m）Pi供油压力（ ）MPa1.2.4 效率
22、1 机械效率 ，由各运动件摩擦损失所造成。在额定压力下，通常可取m.09m2 容积效率 ，由各密封件泄露所造成，通常容积效率为：v图 1 液压缸活塞受力示意图装弹性体密封圈时： 1 v装活塞环时： 0.98 3 作用力效率 ：由排出口背压所产生的反向作用力而造成。d活塞外推时： 121/PA（1.1.8）活塞向内拉时： 212/d（1.1.9） 式中 当活塞外推时，为进油压力；当活塞向内拉时,为排油压力1P沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)9（MPa） ；当活塞杆外推时，为排油压力；当活塞环内拉时，为进油2P压力（MPa） ；同前。12A、当排油直接回油箱时： 1.d4 总效率 t=tmvd1
23、.2.5 液压缸负载率 为实际使用推力（或拉力）与理论额定推力（或拉力）的比值=实际使用推力（或拉力）/理论额定推力（或拉力） 这值是用以衡量液压缸在工作时的负载，通常采用 0.50.7，但对有些用途也可取 0.450.751.2.6 活塞瞬间线速度 v1 活塞瞬间线速度= （m/s ） v/qA(1.1.12)式中 -液压缸瞬时体积流量（ ） vq2/msA-活塞的有效作用面积当 =常数时，v= 常数。但实际上，活塞在行程两端各有一个加速阶段或v一个减速阶段，见图 2沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)10图 2 活塞线速度随时间的变化2 活塞最高时线速度 maxV当流量 保持不变时，活塞在行
24、程的中间大部分保持恒速，在活塞杆外推vq时，活塞的最高线速度为 为 maxax11/()vVqAs （1.1.13）式中 1v杆外推时的体积流量 2ms活塞杆内拉时max22/()vVqAs （1.1.14）式中 2v杆内拉时的体积流量 2ms3 活塞平均线速度 mV/ST (/)ms沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)11（1.1.15）式中 S活塞行程（ m）T活塞在单一方向的全行程时间（ s）活塞最高线速度与平均线速度可按下式计算 = （ ） maxVvK /ms（1.1.16） 式中 活塞线速度系数 v活塞最高线速度 受活塞和活塞杆密封圈以及行程末端缓冲机构所能maxV承受的动能所限制。
25、过低的最大线速度可能造成爬行，不利于正常工作，故 应大于 0.10.2maxV2m/s1.2.7 活塞作用力 F液压缸在工作适，活塞的作用力 F，必须克服各项阻力，F 的大小为；F （N） EFfI（1.1.17）式中 外负载阻力（包括外摩擦阻力在内） （）E回油阻力（N） ，当油流会邮箱时，可以近似取 =0，F F如果回油存在背压，则当杆外推时，可按式（1.1.6） ，计算当杆内拉时，可按式（1.1.5）计算；当活塞差动前进时，在推力 中已考虑了 在内，故此不必3FF计算。密封圈摩擦阻力 （N） ；fF活塞在启动、制动或换向时的惯性力（N ）I在加速时，取+ ，在减速时，取 ，在恒速时，取
26、=0.11F1F密封圈摩擦阻力 为活塞密封和活塞杆密封摩擦阻力之和，即fF沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)12（N ） （1.1.18）6)10f DdFpbk式中 密封圈摩擦系数，按不同润滑条件，可以取 0.2；f0.5密封圈两侧压力差 （Mpa）; 分别为活塞及活塞杆密封圈宽度 (m);dbk分别为活塞和活塞杆密封圈摩擦修正系数，“O”型密封圈； 0.15dk压紧型密封圈； 0.2唇型密封圈； 0.25d1.2.8 活塞加速度 a活塞加速度或减速度 a 为 （1.1.19）2/()IFms式中 m为活塞及负载重量（kg）为活塞及负载惯性力（N）IF活塞加速度 a 的符号为“ +”，减速度
27、为“-” 。1.2.9 活塞加（减）速时间 （ ）atd如图 2 作为活塞简化运动规律，则活塞的加速度和减速度时间分别为（s ） max/tv（1.1.20）（s ） max/dtv（1.1.21）1.2.10 活塞加（减）速行程 （ ） asd如仍以图 2 作为活塞简化运动规律，活塞的加速及减速行程分别为（m） 2atS(1.1.22)沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)13(m) 2ddatS（1.1.23）装有缓冲装置的液压缸的活塞加速或减速行程与缓冲装置节流行程有关（见 1.1.23）1.2.11 液压缸流量 qv当活塞杆外推时；(1.1.24)1/vmvqA2()s当活塞杆内拉时2/v
28、mvqA2()s（1.1.25）对于弹性物密封圈； 对于金属活塞坏；1;v0.98;v1.2.12 液压缸功率 P当活塞杆外推时；（w） 1mFv（1.1.26）当活塞杆内拉时；（w） 2mPFv(1.1.27)以上各式中凡未加说明的代号，其意义和单位均与前相同。沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)14第 3 章液压缸的典型结构通用液压缸用途较广，适用用与机床，车辆，重型机械，自动控制等用途。已有国家标准和国际标准规定其安装尺寸。此类液压缸的结构可从端盖与缸筒的连接方式和安装方式叙述。3.1 端盖与缸筒连接方式3.1.1 拉杆型液压缸两端盖和缸筒用多根长拉杆来连接，通常两端盖均为正方形或长方形，
29、用四根拉杆拉紧（图 3）沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)151活塞杆；2导向套；3法兰；4 前端盖；5缸筒；6拉杆；7导向环（支承环） ；8活塞密封件；9后端盖；10活塞；11缓冲套筒；12活塞杆密封件；13防尘圈图 3 拉杆式液压缸3.1.2 螺纹盖型液压缸活塞杆侧的前端盖制有螺纹以旋入相应的缸筒螺纹内，后端盖则多数是焊接在缸桶后端这类液压缸暴露在外面的零件较少，外表光洁，外形尺寸较小，能承受一定的冲击负载和严酷的外界环境条件。但由于前端盖螺纹强度和预紧端盖的操作的限制，因此不能用与过大的缸内直径和太高的额定工作压力，通常用与内径 d这类液压缸多用与车辆，船舶，矿业等室外作业机械上。3.1
30、.3 法兰型液压缸。两端盖均有法兰，用多个螺钉分别与钢筒相应的法兰连接第二节安装方式国际标准 ISO60991985 初步规定了 51 种安装方式，分为七类，并用字母和数字表示。字母为 M，表示安装方式，后面为字母和数字。字母的定义如下：M安装 R螺栓端D双活塞杆 S第脚E前端或后端 T耳轴沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)16F法兰（可拆的） X双头螺栓或拉杆P圆柱销实用上多限于 6-12 种，如目前采用较广泛的三项国际标准分别规定 7-12种安装方式（见表 7）国际标准液压缸类型工作压力 安装方式代号安装方式数目ISO6020/1单活塞杆中型系列16MF1。MF2 ，MF3 ，MF4 ，M
31、P3，MP4， MP5， MP6，MT1，MT2，MT311 ISO6020/2单活塞杆小型系列16ME5，ME6，MP1，MP3，MP5，MS2， MT1，MT2，MT4 ，MX1，MX2，MX312ISO6022 单活塞杆 25MF3，MF4 ，MP3 ，MP4 ，MP5，MP6， MT4 7表 7 中各种规定了 7-12 种安装方式代号所代表的意义如下：端盖类：ME5前端矩形端盖安装ME6后端矩形端盖安装法兰类：MF1前端矩形法兰安装MF2后端矩形法兰安装MF3前端圆形法兰安装MF4后端圆形法兰安装耳环类：MP1后端固定式双耳环安装MP3后端固定式单耳环安装MP4后端可拆式单耳环安装MP
32、5后端固定式球铰耳环安装MP3后端可拆式球铰耳环安装底座类：MS2侧底座安装耳轴类：MT1前端整体式耳轴安装MT2后端整体式耳轴安装MT3中间固定或可移式耳轴安装MT4中间固定或可拆式耳轴安装螺栓螺孔类：MX1两端四双头螺栓式安装沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)17MX2后端四双头螺栓式安装MX3前端四双头螺栓式安装上表中各种安装方式的安装尺寸，在设计标准液压缸时，可查阅表中有关标准。3.2 专用液压缸典型结构专用液压缸指专门为某一用途而设计的液压缸，以满足该用途的特殊要求，为此在结构，材料，精度，组合型式方面均较为特殊。这些液压缸中有些已形成系列并投入批产。3.2.1 特殊结构液压缸（1）
33、重型液压缸重型机械如轧钢机，冶炼电炉等用的液压必须在高温，多尘，蒸汽等恶劣环境下工作，须连续作业，并承受猛烈的冲击负载。（2）控速液压缸为适应活塞高速下工作，并能在行程末端进入缓冲区时避免压力冲击，须在加速和减速阶段控制活塞的速度和加，减速度，达到无级缓冲的效果。（3）自锁液压缸这类液压缸装有自锁机构，可按要求将活塞杆锁定在要求的位置上。自锁机构分两种：液压锁优点：无级锁定，锁定位置可任意调定，锁定可靠，不会移位，可以遥控，只要操纵压力油压流向，即可锁定或松锁机械锁机械锁多用在行程方向上的锁定，包括液压缸自带机械锁和液压缸外部对活塞杆的机械锁。液压缸自带机械锁又可分为活塞机械锁和活塞杆机械锁，
34、也可分为无级机械锁和端位机械锁。（4）钢索液压缸为节省液压缸的轴向空间，实现特长行程之用，所带动的负载是较轻的。这种缸也称无杆液压缸结构特点：液压缸的两端盖外各装有一个钢索滑轮。活塞没有活塞杆，活塞的两侧面分别与钢索的一端相联。活塞移动时带动钢索作同方向移动。（5）浸水液压缸用于浸在水中作业。液压缸不仅要防止工作油液泄露带外部，还要防止外部的水渗漏到缸内。沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)18结构特点：除活塞杆的密封件外，另外还装有外向密封圈，在外面再加一防尘圈。内和外向密封圈之间有一个低压腔，用于回油管把低压腔与油箱连接，以防止油液向外泄露。外露零件用不锈钢制成。（6）开关式限位液压缸为限制
35、行程末端位置，当活塞杆到达调定的极限位置时，由杆带动的滑块触动行程开并发出电信号，控制液压系统方向阀的电磁铁，使活塞停下来作反向运动（7）位置传感液压缸此种液压缸能传感活塞在行程中的任一位置，并发出相应的电信号。结构特点：这种液压缸一般是差动式，活塞杆直径较大，内钻长孔，使位置传感器的探测杆能深入，目前采用的位移传感器多属非接触式3.2.2 电液伺服液压缸为达到较高控制精度，缩短连接油管道长度以达到较的频率响应，在液压缸中集成了控制压力油的压力或流量的电液伺或比例阀和负载反馈传感器此种液压缸用于伺服控制操作系统，根据控制信号的类型，其结构型式可分为下列两类模拟式电液伺服液压缸负载反馈传感器是一
36、个表示负载移动量的位移传感器，装在后端盖外，其探测杆伸入活塞杆中心孔内。技术要求：低摩擦，无爬行，有较高的频率响应，低内外泄露。通常对其摩擦副作特殊处理：缸筒：内摩擦面镀硬铬后抛光活塞密封：用玻璃微珠填充的聚四氟乙烯制的 O 形或唇形密封圈，也有外圆带很小圆锥度的活塞静动压密封活塞杆密封：用丁腈橡胶制预加压唇形密封圈，也有内圆带很小圆锥度的导向套静动压密封活塞杆导向套：用高耐磨和高硬度的 QT 铸铁防尘圈：用双金属型，并预先磨成刃口形油管：伺服阀与液压缸之间的油管用过度块内直接钻孔的通道和预装的厚壁刚性短管。电液伺服液压缸用途较广：飞机的起落架，薄钢板轧机，材料疲劳实验机，模拟实验机，机械手等
37、，作为力或位置速度伺服之用数字式电液伺服液压缸这种液压缸也称脉冲液压缸，能直接接收数字信号以转换为精确的线性机械沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)19运动。优点：频率响应高，起动频率高；单位功率的成本低，容易达到很大输出力；传动环节少，无游隙，精度高；只需要小功率的脉冲电源，动态流量计量液压缸作为液压元件或系统实验时测量动态流量之用这种液压岗的技术要求是：能迅速对流量的变化作出反应，因此对内漏不必作过分严格的的控制而运动件的摩擦力应极小，无爬行，频响高，惯量极小。这类液压缸的动态流量测量精度可达 0.5%，频率响应达 1000Hz3.2.3 特殊工质液压缸高水基液压缸这类缸用高水基液作为工作介
38、质。高水基液在节流处容易产生气蚀，其粘度很低以致泄露率比石油激液高 5 倍以上，液膜承载能力也很低，因而造成摩擦副剧烈磨损。因此这种液压缸的工作最高压力目前只限于 7MPa。水质液压缸采用水作为介质。工作情况比高水基更恶劣，因此工作最高压力多限在3.5MPa 以内。3.2.4 组合液压缸由液压缸，电动机，液压泵，油箱，滤油器，蓄能器，控制液压阀组合的总成。这类液压缸有较多优点：集成程度高，体积小，可以在车间全部装配好和调试好，不必在现场进行，从而保证安装和调试质量，避免污染。同时省出常规液压系统的管系，能减少泄露和管道的压力损耗，提高响应频率，节省能源，使维修和保养工作作减到最少。3.2.5
39、多级液压缸多级液压缸是用多个相套的不同直径的套筒作为活塞，最小一级的套筒则封底。优点：套筒全部内缩时，长度较小，当各级套筒全部外伸时，工作行程为单级行程乘级数的积，因此能节省较多地位。缺点：沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)20套筒由于空间布置关系而不能过大的壁厚，故工作压力一般不超过 10MPa，行程短而级数少的缸则可用到 25MPa 的工作压力举升多级液压缸在供油时各级套筒外伸，不供油时，在负载或重力作用下，各级套筒内缩，因此可用但作用缸，也有最小一级用双作用以加速内缩速度。对这类缸，通常要求能提供恒定的举升功率，在全行程中均匀举升，在供油软管爆裂时各套筒的内缩速度不至于过大等。起重机伸缩
40、臂多级液压缸起重机伸缩臂多级液压缸起重机伸缩臂的多级液压缸工作方式要求在外伸和内缩时都能带动负载。此外，其行程特别长，故钢筒和套筒都应有足够的刚性，防止中间弯曲。第 4 章 液压缸主要零部件设计4.1 缸筒的设计计算4.1.1 主要技术要求1）有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态实验压力而不致产生永久性变形；2）有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装的反作用力而不致于产生弯曲3）内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力作用下，能长期工作而磨损少，有高的几何精度，足以保证活塞密封件的密封行；4）有几种结构的缸筒还要求有良好的可焊性，以便在焊上法兰或管接头后不致于产生裂纹或过大的变形。沈阳工业大
41、学本科生毕业设计(论文)214.1.2 缸筒结构常用的缸筒结构有八类，表 8 列举 21 种采用较多的结构。通常根据缸筒与端盖的连续型式选用其结构，而连接型式又取决于额定工作压力，用途，使用环境等因素。表 8 常用的缸筒与缸盖的连接型式沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)224.1.3 缸筒计算缸筒内径计算a 当液压缸的理论作用力 F 及供油压力 为以知时，则缸筒内径 D 按下式pi计算（无活塞杆测）无活塞杆侧： (3.1.1)3140FDpi有活塞杆侧：(3.1.2)62 22640.81401m352410FDdpi式中 d活塞杆直径（m） ；供油压力（MPa） ；ip， 分别为液压缸的理论
42、推力和拉力（N ）1F2液压缸的理论作用力 F，按下式确定：沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)23（N） 01F(3.1.3)式中 活塞杆上的实际作用力（N ） ；0F负载率，一般取 =0.50.7；液压缸的总效率1b 当活塞差动前进的理论推力 ：3F= (3.1.4)3F12AP我们知道液压系统的最大推力为 14650N， =5MPa，液压缸的无腔工作面积1P为有腔工作面积 的两倍，即活塞杆直径 d 与缸筒直径 D 的关系为12d=0.707D，背压 =2.8MPa。P= =3F12A12A得 =0.0451312FP14650.82mD= =0.2407m (3.1.5)1A按 GB/T2
43、3481980 将直径圆整成标准值是得：D=0.24m=240mm4.1.4 缸筒厚度计算：缸筒厚度 为：= + + (3.1.6) 01c2式中 为缸筒材料强度要求的最小值（m ）； 0沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)24为缸筒外径公差余量（m ）1c腐蚀余量（m）2式中 D缸筒内径（m）：缸筒内最高工作压力（MPa）；axp缸筒材料的许用应力（MPa）；缸筒材料的抗拉强度（MPa）；Bn安全系数，通常 n=5我们取 =0.0384，这时候 /D=0.16 在 0.080.3 之间，所以选用实用公式：（m） 0ax2.3pD(3.1.7)其中 p 1.5MPa，我们选用 45 号钢，它的许用应力 = /n=600/2=300N/ b2m=0.00174（m）050.24.3138式中 D缸筒内径（m）缸筒内最高工作压力axp4.1.5 缸筒厚度验算对最终采用的缸筒厚度应作四方面的验算：额定工作压力 应低于一定极限值，以保证安全，我们已经知道npD=0.24m。所以查表可知道 =0.299m 额定工作压力 应低于一个极限值以保1Dnp证工作安全： =42.32MPa (3.1.8)21()0.35snp2340(9).5式中 缸筒材料屈服强度（MPa）s
